Министерство образования

и науки Российской Федерации

А.Г. Черненко, Ю.В. Песин

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ПО ТЕОРИИ

МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Учебное пособие

Научный редактор доц. канд. техн. наук И. В. Троицкий

Екатеринбург 2011

УДК 621.01(042.4)

ББК 34.41 я 73 – 2

Рецензенты:

кафедра «Подъемно-транспортное оборудование» ГОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет» (зав. кафедрой проф., д-р техн. наук проф. В.В. Каржавин);

Профессор кафедры «Индустриальный дизайн» ГОУ ВПО «Уральской государственной архитектурно-художественной академии» Бубнов Э.А.

Черненко А.Г., Песин Ю.В.

Ч – 49 Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: учебное пособие / А.Г. Черненко, Ю.В. Песин. Екатеринбург: УРФУ, 2011. 187 с.

Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей и направлений всех форм обучения, выполняющих курсовой проект, курсовую или самостоятельную работу по дисциплине «Теория механизмов и машин». В книге изложены основы теории механизмов и машин различного назначения. Содержатся рекомендации по выполнению всех разделов проекта, требования к оформлению графической части проекта и пояснительной записки, пример выполнения курсового проекта.

Библиогр.: 9 назв. Табл. 24. Рис. 65.

УДК 621.01(042.4)

ББК 34.41 я 73 – 2

ISBN 978-5-321-0955-9 © УрФУ, 2011

© Авторы − А.Г. Черненко, Ю.В. Песин, 2011

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 5

1. СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 6

2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА 11

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЛОСКИХ РЫЧАЖНЫХ 21

МЕХАНИЗМОВ 21

4. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ 30

5. ДВИЖЕНИЕ МАШИНЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЗАДАННЫХ СИЛ 53

6. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ 73

7. СИНТЕЗ ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМА И ЭВОЛЬВЕНТНОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ 96

8. СИНТЕЗ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ 120

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 138

ПРИЛОЖЕНИЯ 139

ВВЕДЕНИЕ

Создание современных быстроходных высокопроизводительных машин требует от конструктора владения современными методами расчета и конструирования. Для этого студент, будущий специалист, должен изучить общие методы кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов, изложенные в курсе теории механизмов и машин, а также приобрести навыки в применении этих методов к исследованию и проектированию кинематических схем наиболее распространенных механизмов. Поэтому в учебных планах предусмотрено не только изучение теоретического курса, но и обязательное выполнение студентами курсового проекта по теории механизмов и машин. Проект содержит задачи по исследованию и проектированию машин, состоящих из рычажных, зубчатых и кулачковых механизмов.

Разработка проектно-конструкторской документации – сложный и трудоемкий процесс, включающий в соответствии с ЕСКД следующие этапы: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и разработка рабочей документации. При проектировании машин, как правило, производится синтез нескольких вариантов решений и обоснованный выбор лучшего из них. Выполнение этой задачи в предельно короткие сроки немыслимо без проведения вычислений на ЭВМ и анализа результатов с позиции использования методов автоматизированного проектирования на ЭВМ. При проектировании машин возникает задача обоснованного выбора кинематических схем механизмов и компоновки в целом. Эта задача решается на основе сравнительного анализа геометрических, кинематических и динамических показателей различных кинематических схем механизмов и машин. Выполнение такого анализа без вычислительной техники требует неоправданно больших затрат времени. Поэтому в процессе курсового проектирования по теории механизмов и машин студент должен освоить решение основных задач анализа и синтеза типовых механизмов, как традиционными графо-аналитическими методами, так и с помощью учебного программного комплекса “Механика машин”.

1. Состав курсового проекта

Цель курсового проектирования – научить студентов применению методов проектирования и исследования механизмов для решения практических инженерных задач.

В состав курсовых проектов входят текстовые и графические материалы. Вся графическая часть проекта выполняется в карандаше на плотной бумаге в соответствии с правилами машиностроительного черчения и всех требований ГОСТа (размер листа, условные обозначения, шрифт и т.д.). На всех планах и графиках должны быть указаны масштабные коэффициенты. Масштабы построений следует подбирать так, чтобы на листе не оставалось неиспользованного места. Все вспомогательные построения сохраняются. Плохо оформленные чертежи к защите не принимаются.

Текстовой материал оформляется в виде расчетно-пояснительной записки (в дальнейшем – пояснительная записка).

Тема проекта

Кинематический и динамический анализ и синтез механизмов технологической машины или машины двигателя (указывается наименование конкретной машины, например строгального станка).

Объем проекта

Проект состоит из четырех листов графического материала и пояснительной записки и включает рассмотрение следующих разделов курса:

.– структурный анализ рычажного механизма;

– кинематический синтез рычажного механизма;

– кинематический анализ рычажного механизма;

– расчет маховых масс машины и определение истинного движения начального звена механизма;

– кинетостатический анализ рычажного механизма;

– синтез зубчатого передаточного механизма и эвольвентного зубчатого зацепления; синтез кулачкового механизма.

Требования к оформлению пояснительной записки

Пояснительная записка должна в краткой и четкой форме раскрывать замысел проекта. Терминология должна быть единой, соответствовать установленной стандартами и общепринятой в технической литературе.

Пояснительная записка к курсовому проекту подписывается сначала студентом, затем руководителем проекта

Пояснительная записка должна быть либо сброшюрована, либо оформлена в твердую обложку. В последнем случае листы записки должны быть скреплены.

В общем случае пояснительная записка должна содержать:

– титульный лист (рис. 1.1);

– задание на проектирование, подписанное руководителем;

– содержание (оглавление);

– введение;

– основную часть;

– заключение;

– список использованных источников.

Содержание (оглавление) начинается с введения и включает основную часть, заключение, список использованных источников и приложения. В содержании должны быть указаны наименования всех разделов, подразделов, пунктов (если они имеют наименование) основной части и номера страниц, на которых размещается начало структурных частей проекта.

Листы пояснительной записки выполняются без оформления рамки с соблюдением следующих размеров полей: левое, верхнее и нижнее – 20 мм, правое – 10 мм.

Текст основной части пояснительной записки делят на разделы, подразделы, пункты, подпункты.

Страницы пояснительной записки нумеруют арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту записки, включая приложения. Титульный лист и задание на проектирование включают в общую нумерацию пояснительной записки. Номер страницы на них не ставят.

Разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах всей основной части и обозначаться арабскими цифрами без точки.

Все иллюстрирующие материалы пояснительной записки (рисунки, схемы, диаграммы, графики и т.п.) называют рисунками. Рисунки обозначают словом «рис.» и нумеруют последовательно арабскими цифрами. Все рисунки выполняют карандашом или одноцветной пастой (черной, синей, фиолетовой) на листах пояснительной записки. Иллюстрации должны быть расположены так, чтобы их было удобно рассматривать без поворота отчета или с поворотом по часовой стрелке. Иллюстрации располагают после первой ссылки на них. Иллюстрации должны иметь наименование.

Таблицы нумеруют последовательно арабскими цифрами. Номер со словом «таблица» размещают над таблицей без абзацного отступа. При переносе части таблицы на другой лист слово «таблица» и номер указывают один раз слева над первой частью таблицы. Над другими частями слева без абзацного отступа пишут слово «продолжение» и указывают номер таблицы. Например: «Продолжение таблицы 1.2».

В формулах следует применять общепринятые обозначения. Пояснение значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в какой они даны в формуле. Значение каждого символа и числового коэффициента дают с новой строки и после запятой указывают его размерность. Первую строку пояснения начинают со слова «где» без двоеточия после него.

После формулы, записанной в общем виде, в нее подставляют числовые значения входящих параметров и приводят результаты вычисления с обязательным указанием размерности полученной величины. Если необходимо указать численные значения входящих в формулу величин, то расшифровку величин приводят в скобках при расшифровке соответствующего символа.

Уравнения и формулы следует выделять из текста в отдельную строку. Если уравнение не помещается в одну строку, оно должно быть перенесено после знака равенства (=) или после знаков плюс (+), минус ( - ) , умножения (х), причем знаки равенства и действий пишутся на обеих строках.

В документе следует применять стандартизованные единицы физических величин, их наименования и обозначения в соответствии с ГОСТ 8.417.

Ссылки на источники приводят в тексте, указывая их порядковый номер по списку использованных источников и выделяя квадратными скобками. Например: «… [5]» (книга, статья и т.п., имеющая в списке использованных источников порядковый номер 5).

Во Введении указывается принцип действия и назначение машины и ее механизмов, рассматриваемых в проекте. Перечисляются задачи, решаемые в проекте и цель решения этих задач.

В Заключении указываются основные выводы, полученные в проекте:

- обеспечивают ли заданные длины звеньев условие существования кривошипа и условия оптимальной передачи сил? Если нет, то какие решения приняты проектантом.

– Как соотносятся силы инерции с силами внешнего сопротивления?

– Существенно ли влияние неравномерности движения начального звена на силы инерции в механизме?

– Качественные показатели спроектированного зубчатого механизма и зацепления.

– Основные геометрические параметры и фактические предельные значения углов передачи спроектированного кулачкового механизма.

Защита курсового проекта

Выполненный курсовой проект представляется на защиту. Защита курсового проекта представляет собой обоснование правильности полученных решений, зачет по теоретическому материалу, использованному при выполнении проекта. Кроме того, при защите учитывается качество графических работ, пояснительной записки и ритмичность работы студента над проектом.